(57)【要約】【課題】  比較的低い温度の燃焼排気ガスであってもその熱を利用して被加熱液体を加熱することができる加温装置を提供すること。【解決手段】  有機排水を加温するための加温槽４と、加温槽４に有機排水を送給するための液体送給手段と、加温槽４に燃焼排気ガスを送給するための排気ガス送給管１６と、を具備する液体加温装置。加温槽４は、燃焼排気ガスが流入する排気ガス室１０と、有機排水が送給される気液接触室１２，１４とを備え、排気ガス室１０と気液接触室１２，１４との間には通気仕切壁１８，２０が設けられ、通気仕切壁１８，２０には複数個の通気スリット４０，４２が設けられ、排気ガス室１０からの燃焼排気ガスが複数個の通気スリット４０，４２を通して気液接触室１２，１４に気泡状に送給される。この加温槽４は、有機排水処理システム、例えば嫌気性メタン発酵処理システムに適用できる。【選択図】      図１
2005147640.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加熱液体を加温するための加温槽と、前記加温槽に被加熱液体を送給するための液体送給手段と、前記加温槽に燃焼排気ガスを送給するための排気ガス送給手段と、を具備する液体加温装置であって、
前記加温槽は、前記排気ガス送給手段からの燃焼排気ガスが流入する排気ガス室と、前記液体送給手段からの被加温液体が送給される気液接触室とを備え、前記排気ガス室と前記気液接触室との間には通気仕切壁が設けられ、前記通気仕切壁には複数個の通気スリット又は通気孔が設けられ、前記排気ガス室からの燃焼排気ガスが前記複数個の通気スリット又は通気孔を通して前記気液接触室に気泡状に送給されることを特徴とする液体加温装置。
【請求項２】
前記加温槽の気液接触室は、前記排気ガス室の上側に配設された下気液接触室と、前記下気液接触室の上側に配設された上気液接触室から構成され、前記排気ガス室と前記下気液接触室との間に下通気仕切壁が設けられ、前記下気液接触室と前記上気液接触室との間に上通気仕切壁が設けられ、前記下通気仕切壁及び前記上通気仕切壁には、斜め方向に延びる複数個の通気スリットが設けられ、被加熱液体は前記上気液接触室から前記下気液接触室を通して流れ、燃焼排気ガスは前記排気ガス室から前記下気液接触室を通して前記上気液接触室に流れることを特徴とする請求項２に記載の液体加温装置。
【請求項３】
前記下気液接触室と前記上気液接触室とは連通管構造により連通され、前記連通管構造は被加熱液体を貯めるＵ字状管部を有し、前記Ｕ字状管部の一端部が前記上気液接触室に連通され、その他端部が下方に延びる接続管部を介して前記下気液接触室に連通され、また前記Ｕ字状管部の他端部は上方に延びるガス抜き管部を介して前記上気液接触室に連通されていることを特徴とする請求項２に記載の液体加温装置。
【請求項４】
有機排水を溜める有機排水槽と、請求項１〜３のいずれかに記載の加温装置と、前記有機排水を嫌気性メタン発酵させるための嫌気性発酵槽と、燃焼排気ガスの排熱を回収するための熱交換器と、を備えた有機排水の処理システムであって、
前記加温装置の液体送給手段は、前記有機排水槽内の有機排水を前記加温装置の加温槽の気液接触室に送給し、前記加温装置の排気ガス送給手段は、前記熱交換器において熱交換された燃焼排気ガスを前記加温槽の排気ガス室に送給し、前記排気ガス室からの燃焼排気ガスが、前記排気ガス室と前記気液接触室との間に配設された通気仕切壁の複数個の通気スリット又は通気孔を通して前記気液接触室に気泡状に送給され、これによって、前記有機排水が嫌気性メタン発酵に適した温度に加温され、その後、加温された有機排水が前記嫌気性発酵槽に送給されることを特徴とする有機排水処理システム。
【請求項５】
有機排水を溜める有機排水槽と、請求項１〜３のいずれかに記載の加温装置と、前記有機排水を好気性処理を行うための好気性処理槽と、燃焼排気ガスの排熱を回収するための熱交換器と、を備えた有機排水の処理システムであって、
前記加温装置の液体送給手段は、前記有機排水槽内の有機排水を前記加温装置の加温槽の気液接触室に送給し、前記加温装置の排気ガス送給手段は、前記熱交換器において熱交換された燃焼排気ガスを前記加温槽の排気ガス室に送給し、前記排気ガス室からの燃焼排気ガスが、前記排気ガス室と前記気液接触室との間に配設された通気仕切壁の複数個の通気スリット又は通気孔を通して前記気液接触室に気泡状に送給され、これによって、前記有機排水が好気性処理に適した温度に加温され、その後、加温された有機排水が前記好気性処理槽に送給されることを特徴とする有機排水処理システム。
【請求項６】
前記排気ガス送給手段によって前記加温槽の前記排気ガス室に送給される燃焼排気ガスの温度は７０〜１７０℃であり、前記加温装置の前記気液接触室における燃焼排気ガスと前記有機排水との気液接触により、有機排水は３０〜６０℃に加温されることを特徴とする請求項４又は５に記載の有機排水処理システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機排水を加温するための液体加温装置及びこの液体加温装置を備えた有機排水処理システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
工場などにおいては多くの有機排水が発生し、この有機排水を所要の通りに処理するために種々の処理システムが提案され、この処理システムの一つとしてメタン発酵処理システムが知られている（例えば、特許文献１参照）。このメタン発酵処理システムは、有機排水をメタン発酵させるためのメタン発酵槽を備え、このメタン発酵槽において嫌気性発酵させてバイオガスとして回収するものである。メタン発酵槽における嫌気性発酵は、３０〜３８℃の中温度域（又は５０〜６０℃の高温度域）においてメタン発酵させると、その発酵が促進されてバイオガスを効率良く回収することができる。
【０００３】
このようなことから、有機排水は加温装置において加温された後にメタン発酵槽に送給され、このような加温装置として熱交換器が用いられている。熱交換器は熱交換を行うための伝熱管を備え、伝熱管を通して水蒸気又は温水が送給される。この熱交換器では、伝熱管内を流れる水蒸気（又は温水）と伝熱管の周囲を流れる有機排水との間で熱交換が行われ、かかる熱交換によって有機排水が所望温度に加温される。
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−２４５６３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来のこのような加温装置では、熱交換器において熱交換に用いる熱媒体としての水蒸気（又は温水）をボイラなどで生成しなければならず、水蒸気（又は温水）を生成するための燃料を消費し、稼働コストが高くなる問題がある。
【０００６】
このような稼働コストの問題を解消するために、例えば、コージェネレーションシステムなどに用いるエンジン（例えば、ガスエンジン）からの燃焼排気ガスを利用することも提案されているが、このような加温装置では、燃焼排気ガスの温度が高いときには熱媒体の加温に利用することができるが、例えば、エンジンからの燃焼排気ガスを排熱ボイラなどで利用した後は、燃焼排気ガスの温度が低くなっており（例えば、７０〜１７０℃程度に下がっている）、このような温度の低い燃焼排気ガスを熱交換器で熱交換を行っても熱媒体を加温することが難しく、このような熱は回収することなく大気中に放出しているのが現状である。
【０００７】
本発明の目的は、比較的低い温度の燃焼排気ガスであってもその熱を利用して被加熱液体を加温することができる加温装置を提供することである。
本発明の他の目的は、比較的低い温度の燃焼排気ガスであってもその熱を利用して有機排水の処理に適した温度に加温し、これによって有機排水の処理効率を高めることができる有機排水処理システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の請求項１に記載の加温装置は、被加熱液体を加温するための加温槽と、前記加温槽に被加熱液体を送給するための液体送給手段と、前記加温槽に燃焼排気ガスを送給するための排気ガス送給手段と、を具備する液体加温装置であって、
前記加温槽は、前記排気ガス送給手段からの燃焼排気ガスが流入する排気ガス室と、前記液体送給手段からの被加温液体が送給される気液接触室とを備え、前記排気ガス室と前記気液接触室との間には通気仕切壁が設けられ、前記通気仕切壁には複数個の通気スリット又は通気孔が設けられ、前記排気ガス室からの燃焼排気ガスが前記複数個の通気スリット又は通気孔を通して前記気液接触室に気泡状に送給されることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の請求項２に記載の加温装置では、前記加温槽の気液接触室は、前記排気ガス室の上側に配設された下気液接触室と、前記下気液接触室の上側に配設された上気液接触室から構成され、前記排気ガス室と前記下気液接触室との間に下通気仕切壁が設けられ、前記下気液接触室と前記上気液接触室との間に上通気仕切壁が設けられ、前記下通気仕切壁及び前記上通気仕切壁には、斜め方向に延びる複数個の通気スリットが設けられ、被加熱液体は前記上気液接触室から前記下気液接触室を通して流れ、燃焼排気ガスは前記排気ガス室から前記下気液接触室を通して前記上気液接触室に流れることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の請求項３に記載の加温装置では、前記下気液接触室と前記上気液接触室とは連通管構造により連通され、前記連通管構造は被加熱液体を貯めるＵ字状管部を有し、前記Ｕ字状管部の一端部が前記上気液接触室に連通され、その他端部が下方に延びる接続管部を介して前記下気液接触室に連通され、また前記Ｕ字状管部の他端部は上方に延びるガス抜き管部を介して前記上気液接触室に連通されていることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の請求項４に記載の有機排水処理システムは、有機排水を溜める有機排水槽と、請求項１〜３のいずれかに記載の加温装置と、前記有機排水を嫌気性メタン発酵させるための嫌気性発酵槽と、燃焼排気ガスの排熱を回収するための熱交換器と、を備えた有機排水の処理システムであって、
前記加温装置の液体送給手段は、前記有機排水槽内の有機排水を前記加温装置の加温槽の気液接触室に送給し、前記加温装置の排気ガス送給手段は、前記熱交換器において熱交換された燃焼排気ガスを前記加温槽の排気ガス室に送給し、前記排気ガス室からの燃焼排気ガスが、前記排気ガス室と前記気液接触室との間に配設された通気仕切壁の複数個の通気スリット又は通気孔を通して前記気液接触室に気泡状に送給され、これによって、前記有機排水が嫌気性メタン発酵に適した温度に加温され、その後、加温された有機排水が前記嫌気性発酵槽に送給されることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の請求項５に記載の有機排水処理システムは、有機排水を溜める有機排水槽と、請求項１〜３のいずれかに記載の加温装置と、前記有機排水を好気性処理を行うための好気性処理槽と、燃焼排気ガスの排熱を回収するための熱交換器と、を備えた有機排水の処理システムであって、
前記加温装置の液体送給手段は、前記有機排水槽内の有機排水を前記加温装置の加温槽の気液接触室に送給し、前記加温装置の排気ガス送給手段は、前記熱交換器において熱交換された燃焼排気ガスを前記加温槽の排気ガス室に送給し、前記排気ガス室からの燃焼排気ガスが、前記排気ガス室と前記気液接触室との間に配設された通気仕切壁の複数個の通気スリット又は通気孔を通して前記気液接触室に気泡状に送給され、これによって、前記有機排水が好気性処理に適した温度に加温され、その後、加温された有機排水が前記好気性処理槽に送給されることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の請求項６に記載の有機排水処理システムでは、前記排気ガス送給手段によって前記加温槽の前記排気ガス室に送給される燃焼排気ガスの温度は７０〜１７０℃であり、前記加温装置の前記気液接触室における燃焼排気ガスと前記有機排水との気液接触により、有機排水は３０〜６０℃に加温されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の請求項１に記載の加温装置によれば、被加熱液体を加温する加温槽は排気ガス室及び気液接触室を備え、燃焼排気ガスは排気ガス室に送給され、被加熱液体は気液接触室に送給される。排気ガス室及び気液接触室は、複数個の通気スリット又は通気孔が設けられた通気仕切壁を介して仕切られているので、排気ガス室に送給された燃焼排気ガスは多数の通気スリット又は通気孔を通して気液接触室に気泡状となって送給され、燃焼排気ガスと被加熱液体との気液接触でもって被加熱液体を加温することができる。また、この加温は、小さな気泡状となって気液接触室に送給される燃焼排気ガスとの気液接触により行われるので、熱の伝達効率が高く、燃焼排気ガスの温度が比較的低くても（換言すると、被加熱液体と燃焼排気ガスとの温度差が１０〜３０℃程度と小さくても）被加熱液体を加温することができる。
【００１５】
また、本発明の請求項２に記載の加温装置によれば、気液接触室は下気液接触室及び上気液接触室から構成され、排気ガス室と下気液接触室との間には下通気仕切壁が設けられ、下気液接触室と上気液接触室との間には上通気仕切壁が設けられ、このように上下２段に設けられた気液接触室により被加熱液体を気液接触で加温するので、所望の加温能力を保ちながら加温槽をコンパクトにすることができる。また、下通気仕切壁及び上通気仕切壁に設けられた複数個の通気スリットは斜め方向に延びているので、燃焼排気ガスは小さな気泡状となって下気液接触室及び上気液接触室に送給され、気液接触効率を高めて被加熱液体を効率良く加温することができる。更に、被加熱液体は上気液接触室から下気液接触室に流れるのに対し、排気ガス室に送給された燃焼排気ガスは下気液接触室から上気液接触室に流れるので、下気液接触室においては、上気液接触室にて加温された被加熱液体に排気ガス室からの燃焼排気ガスが接触するようになり、かくして、被加熱液体と燃焼排気ガスとの温度差が比較的小さくても被加熱液体を充分に加温して燃焼排気ガスの温度に近い温度まで加温することができる。
【００１６】
また、本発明の請求項３に記載の加温装置によれば、下気液接触室と上気液接触室とが連通管構造により接続され、この連通管構造のＵ字状管部の一端部が上気液接触室に接続され、その他端部が下方に延びる接続管部を介して下気液接触室に連通されているので、上気液接触室にて加温された被加熱液体はＵ字状管部及び接続管部を通して下気液接触室に送給される。また、Ｕ字状管部の他端部がガス抜き管部を介して上気液接触室に連通されているので、Ｕ字状管部の他端部に溜まった気体（被加熱液体から分離した燃焼排気ガス）はガス抜き管部を通して上気液接触室に流れる。また、上気液接触室と下気液接触室とは接続管部及びガス抜き管部を介して連通した状態に保たれ、下気液接触室と上気液接触室とを同じ圧力に保つことができる。
【００１７】
また、本発明の請求項４に記載の有機排水処理システムによれば、有機排水槽からの有機排水が液体送給手段により加温槽の気液接触室に送給され、燃焼排気ガスは排熱回収用の熱交換器において排熱の回収が行われ、排熱回収された後の燃焼排気ガスが排気ガス送給手段により加温室の排気ガス室に送給され、この加温室にて燃焼排気ガスと有機排水との気液接触により有機排水が加温されるので、有機排水を効率良く加温することができる。また、加温槽において嫌気性発酵に適した温度に加温された有機排水が嫌気性発酵槽に送給されるので、嫌気性発酵槽における発酵が促進され、有機排水を効率良く発酵させることができる。また、加温槽においては、排熱回収用熱交換器において熱交換された後の燃焼排気ガスを利用するので、燃焼排気ガスの顕熱、潜熱を有効利用して排熱回収効率を一層高めることができる。尚、嫌気性発酵とは、例えばメタン発酵であり、このメタン発酵においては、有機排水は例えば中温度域（３０〜３８℃）又は高温度域（５０〜６０℃）の適切な温度に加温される。
【００１８】
また、本発明の請求項５に記載の有機排水処理システムによれば、有機排水槽からの有機排水が液体送給手段により加温槽の気液接触室に送給され、排熱回収用熱交換器にて排熱回収された後の燃焼排気ガスが排気ガス送給手段により加温室の排気ガス室に送給され、この加温室にて燃焼排気ガスと有機排水との気液接触により有機排水が加温されるので、有機排水を効率良く加温することができる。また、加温槽において好気性処理に適した温度に加温された有機排水が好気性処理槽に送給されるので、好気性処理槽における有機排水の処理が促進され、有機排水を効率良く処理させることができる。また、加温槽においては、排熱回収用熱交換器において熱交換された後の燃焼排気ガスを利用するので、燃焼排気ガスの顕熱、潜熱を有効利用して排熱回収効率を一層高めることができる。
【００１９】
また、本発明の請求項６に記載の有機排水処理システムによれば、排熱回収用熱交換器において熱交換された後の７０〜１７０℃である燃焼排気ガスを加温装置に送給して有機排水の加温に用いるので、燃焼排気ガスの熱を充分に回収して排熱回収効率を非常に高めることができる。また、このような温度の燃焼排気ガスとの気液接触により有機排水を３０〜６０℃に加温するので、有機排水の処理を効率良く行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、添付図面を参照して、本発明に従う加温装置及びこれを備えた有機排水処理システムについて説明する。
加温装置の実施形態
まず、図１及び図２を参照して、被加熱液体を加温するための加温装置の一実施形態について説明する。図１は、一実施形態の加温装置を示す断面図であり、図２は、図１の加温装置の上気液接触室を示す平面断面図である。
【００２１】
図１及び図２において、図示の加温装置２は、燃焼排気ガスと被加熱液体、例えば有機排水とを気液接触させて被加熱液体を加温する加温槽４を備えている。この実施形態では、加温槽４は下部ハウジング６及び上部ハウジング８を備え、下部ハウジング６内に排気ガス室１０が規定され、上部ハウジング８内に下気液接触室１２及び上気液接触室１４が規定されている。
【００２２】
排気ガス室８には、例えば、コージェネレーションシステムのガスエンジン（図示せず）からの燃焼排気ガスが送給されるように構成される。下部ハウジング６には排気ガス送給管１６が接続され、この排気ガス送給管１６には送給ブロア（図示せず）が配設され、送給ブロアの吸引作用によって、ガスエンジンからの燃焼排気ガスが排気ガス送給管１６を通して排気ガス室１０に送給され、排気ガス送給管１６及び送給ブロアが排気ガス送給手段を構成する。尚、燃焼排気ガスとしては、ガスエンジンからの燃焼排気ガスを利用するようにしてもよいが、これに限定されず、ガス焚きボイラ、重油焚きボイラなどの燃焼排気ガスを利用するようにしてもよい。
【００２３】
この加温槽４では、排気ガス室１０の上側に下気液接触室１２が配設され、この下気液接触室１２の上側に上気液接触室１４が配設され、排気ガス室１０と下気液接触室１２との間に下通気仕切壁１８が設けられ、下気液接触室１２と上気液接触室１４との間に上通気仕切壁２０が設けられている。この実施形態では、上気液接触室１４の一端部（図１及び図２において右端部）に加温すべき被加熱液体、例えば有機排水を供給する供給口２２が設けられ、下気液接触室１２の一端部（図１及び図２において右端部）に加温された被加熱液体を排出するための排出口２４が設けられ、上気液接触室１４及び下気液接触室１２の他端側（図１及び図２において左端側）に、上気液接触室１４内の被加熱液体を下気液接触室１２に送給するための連通管構造２６が設けられている。
【００２４】
図示の連通管構造２６は、略Ｕ字状に延びるＵ字状管部２８を有し、このＵ字状管部２８の一端部（図１において右端部）が上気液接触室１４に連通され、この一端部が流出口３０を規定する。Ｕ字状管部２８の他端部は、上下方向の高さがその一端部よりも幾分低く、この他端部が下方に略Ｌ字状に延びる接続管部３２を介して下気液接触室１２に連通され、この接続管部３２の下流端部が流入口３４を規定する。また、Ｕ字状管部２８の他端部は上方に略Ｌ字状に延びるガス抜き管部３６を介して上気液接触室１４に連通され、その上端部がガス抜き口３８を規定する。上気液接触室１４においては、供給口２２の上下方向の位置は、連通管構造２６の流出口３０よりも高く、ガス抜き口３８の上下方向の位置は供給口２２の位置よりも高く設定されている。また、下気液接触室１２においては、流入口３４の上下方向の位置が流出口２４よりも高く設定されている。
【００２５】
このように構成されているので、供給口２２から上気液接触室１４に供給された被加熱液体は、流出口３０から下流側に流出し、上気液接触室１４内における被加熱液体のレベルは流出口３０の位置となる。また、連通管構造２６を通して下流側に送給される被加熱液体は流入口３４から下気液接触室１２に流入し、その排出口２４から排出され、下気液接触室１２内における被加熱液体のレベルは排出口２４の位置となる。そして、連通管構造２６においては、Ｕ字状管部２８に上気液接触室１４から下気液接触室１２に流れる被加熱液体の一部が溜まり、このＵ字状管部２８において被加熱液体から分離した気体（その大部分が燃焼排気ガスである）がガス抜き管部３６を通して上気液接触室１４に流れる。また、下気液接触室１２と上気液接触室１４とは、連通管構造２６の接続管部３２及びガス抜き管部３６を介して連通されるので、これら両気液接触室１２，１４は同一の圧力に保たれる。尚、ガス抜き管部３６のガス抜き口３８は、供給口２２よりも高い位置に配置されるので、このガス抜き口３８が被加熱液体に浸かることがなく、ガス抜き機能及び両気液接触室１２，１４の均圧機能が損なわれることはない。
【００２６】
下通気仕切壁１８及び上通気仕切壁２０には、それぞれ、多数の通気スリット４０，４２が設けられている。上気液接触室１４及び上通気仕切壁２０と下気液接触室１２及び下通気仕切壁１８とは実質上同一の構成であり、主として図２を参照して、上気液接触室１４及び上通気仕切壁２０について説明すると、上気液接触室１４（下気液接触室１２）は細長い矩形状であり、その長手方向（被加熱液体の流れ方向であって、図１及び図２において左右方向）に間隔をおいて複数個の通気スリット４２（４０）が配設されている。このように細長い矩形状に形成することによって、上気液接触室１４（下気液接触室１２）の被加熱液体の流れ方向における長さを確保することができ、被加熱液体の後述する加温効率を高めることができる。
【００２７】
複数個の通気スリット４２（４０）は、上通気仕切壁２０（下通気仕切壁１８）の長手方向（被加熱液体の流れ方向）に間隔をおいて設けられ、この実施形態では、各通気スリット４２（４０）は上通気仕切壁２０（下通気仕切壁１８）の幅方向（図１において紙面に垂直な方向、図２において上下方向）一側端から他側端まで直線状に設けられている。各通気スリット４２（４０）は斜め方向に傾斜して延びるように設けられ、このように斜め方向に設けることによって、通気スリット４２（４０）を流れる燃焼排気ガスが小さい気泡状となって上気液接触室１４（下気液接触室１２）内の被加熱液体に送給され、燃焼排気ガスと被加熱液体との気液接触効率を高めることができる。
【００２８】
複数個の通気スリット４２（４０）については、図１に示すように、その長手方向中央部を境に、その片側（図１及び図２において右部）に設けられた通気スリット４２（４０）は上方に向けてその片側（図１及び図２において右方）に傾斜して延び、その他側（図１及び図２において左部）に設けられた通気スリット４２（４０）は上方に向けてその他側（図１及び図２において左側））に傾斜して延びており、このように通気スリット４２（４０）を設けることによって、燃焼排気ガスを上気液接触室１４（下気液接触室１２）内の被加熱液体に実質上均一に作用させることができる。
【００２９】
次に、上述した加温装置２による被加熱液体の加温について説明する。加温すべき被加温液体、例えば２５℃前後の被加熱液体は、矢印４６で示すように供給口２２を通して加温槽４の上気液接触室１４に供給される。そして、このように供給された被加熱液体は、上気液接触室１４の一端側（図１において右端側）から他端側（図１において左端側）に流れ、その後連通機構２６のＵ字状管部２８及び接続管部３２を通して下気液接触室１２に送給される。このように下気液接触室１２に送給された被加熱液体は下気液接触室１２の他端側（図１において左端側）から一端側（図１において右端側）に流れ、この一端側に設けられた排出口２４から矢印４８で示すように排出される。
【００３０】
加温するときには、また、例えば８０℃前後の燃焼排気ガスが排気ガス送給手段の排気ガス送給管１６を通して加温槽４の排気ガス室１０に送給される。そして、かく送給された燃焼排気ガスは、下通気仕切壁１８に設けられた多数の通気スリット４０を通して下気液接触室１２に送給され、その後上通気仕切壁２０に設けられた多数の通気スリット４２を通して上気液接触室１４に送給された後に、上壁５０に設けられたガス排出口５２を通して外部に排出される。
【００３１】
上気液接触室１４においては、被加熱液体と上通気仕切壁２０の通気スリット４２を通して気泡状に送給される燃焼排気ガス（下気液接触室１２にて加温に用いられたもの）とが気液接触し、燃焼排気ガスの熱によって被加熱液体が加温され、上気液接触室１４にて加温された被加熱液体が連通管構造２６を通して下気液接触室１２に送給される。また、下気液接触室１２においては、上気液接触室１４から送給された被加熱液体と下通気仕切壁１８の通気スリット４０を通して気泡状に送給される燃焼排気ガス（排気ガス送給管１６を通して送給される燃焼排気ガス）とが気液接触し、この下気液接触室１２においても燃焼排気ガスの熱により被加熱液体が加温される。このとき、下気液接触室１２には上気液接触室１４にて加温された被加熱液体（ある程度加温されて温度が上昇している）が送給される一方、排気ガス室１０からの燃焼排気ガス（気液接触による熱回収がされていない燃焼排気ガス）が通気スリット４０を通して気泡状となって被加熱液体に送給されるので、この燃焼排気ガスによって充分に加温され、所望温度、例えば３８℃前後に加温された被加熱液体が排水口２４から排出される。この加温槽４では、気液接触により被加熱液体を加熱するので、加温を効率良く行うことができ、上気液接触室１４から排出される燃焼排気ガスの温度と供給口２２を通して上気液接触室１４に供給される被加熱液体の温度とがほぼ等しくなる程度まで燃焼排気ガスの熱を回収して被加温液体を加温することができる。
【００３２】
図３は、加温装置における加温槽の変形形態を示している。尚、以下の実施形態において、図１及び図２に示すものと実質上同一のものには同一の参照番号を付し、その説明を省略する。
【００３３】
図３において、この加温槽４Ａにおいては、下部ハウジング（図示せず）及び上部ハウジング８Ａは略同様の構成であり、外形が円形状に形成されている。上部ハウジング８Ａにより規定される上気液接触室１４Ａ（下気液接触室１２Ａ）の略中央部には、上下方向に延びる柱状部６２が設けられ、この柱状部６２と上部ハウジング８Ａとの間に仕切壁６４が設けられている。そして、上部ハウジング８Ａにおける、仕切壁６４近傍の片側部位（図３において上側）に、供給口２２Ａ（排出口２４Ａ）が設けられ、仕切壁６４近傍の他側部位に、流出口３０Ａ（流入口３４Ａ）が設けられ、このように構成することによって、上気液接触室１４Ａ（下気液接触室１２Ａ）が略円形状に長く延び、比較的小さいスペースでもって長い距離を確保することができる。
【００３４】
また、上気液接触室１４Ａ（下気液接触室１２Ａ）と下気液接触室１２Ａ（排気ガス室）との間には上通気仕切壁２０Ａ（下通気仕切壁１８Ａ）が設けられ、上通気仕切壁２０Ａ（下通気仕切壁１０Ａ）には複数個の通気孔４２Ａ（４０Ａ）が設けられてる。各通気孔４２Ａ（４０Ａ）は円形状に形成されているが、その他の適宜の形状に形成することができる。
【００３５】
この加熱槽４Ａにおいては、加温すべき被加熱液体は、供給口２２Ａから矢印で示すように供給され、この供給口２２Ａから矢印で示すように上気液接触室１４Ａの一端側から他端側に流れ、流出口３０Ａから上述した連通管構造（図示せず）を介して下気液接触室１２Ａに送給される。流入口３４Ａから下気液接触室１２Ａに送給された被加熱液体は、下気液接触室１２Ａの他端側から一端側に流れ、排出口２４Ａから外部に排出される。また、排気ガス室に送給された燃焼排気ガスは、下通気仕切壁１８の通気孔４０Ａを通して下気液接触室１２Ａに気泡状に送給され、更に上通気仕切壁２０の通気孔４２Ａを通して上気液接触室１４Ａに気泡状に送給され、その後外部に排出される。下気液接触室１２Ａ及び上気液接触室１４Ａにおいては、上述したと同様に、燃焼排気ガスと被加熱液体との気液接触が行われるので、被加熱液体を効率良く加温することができる。
【００３６】
上述した加温装置は、有機排水処理システム、例えば嫌気性発酵処理システム、好気性処理システムなどに適用することができ、このようなシステムにおいて有機排水を加温するのに好都合に用いることができる。
【００３７】
有機排水処理システム
次に、図４を参照して、図１及び図２に示す加温装置２（図３に示す加温装置２Ａ）を有機排水処理システムの一つとしての嫌気性発酵処理システムに適用した例について説明する。図４は、一実施形態の嫌気性発酵処理システムを簡略的に示すシステム図である。
【００３８】
図４において、図示の嫌気性発酵処理システムはコージェネレーションシステムと組み合わされており、コージェネレーションシステムのガスエンジン１０２からの燃焼排気ガスが利用されるように構成されている。更に説明すると、嫌気性処理システムは、図１及び図２に示す加温装置２、工場などで発生する有機排水を溜める有機排水槽１０４、嫌気性メタン発酵を行う嫌気性発酵槽１０６、嫌気性発酵槽１０６において発生したバイオガス、即ちメタンガスを主成分とするガスを前処理する前処理設備１０８及び嫌気性発酵後に残る発酵残渣を処理する発酵残渣処理設備１１０を備えている。
【００３９】
コージェネレーションシステムのガスエンジン１０２には発電機１１２が駆動連結され、ガスエンジン１０２の運転によって作動して電力を発生し、この発電電力が電力負荷で消費される。ガスエンジン１０２からの燃焼排気ガスは排熱回収用熱交換器１１４、例えば排熱回収用ボイラの熱交換器を通して流れる。排熱回収用熱交換器１１４には水が送給され、燃焼排気ガスとの間で熱交換が行われて温水が生成され、排熱が温水として回収され、このように排熱回収を行うことにより、ガスエンジン１０２からの燃焼排気ガスは７０〜１５０℃程度まで温度が下がる。
【００４０】
排熱回収用熱交換器１１４にて熱交換された燃焼排気ガスは、排気ガス送給手段１１６により加温装置２の加温槽４の排気ガス室１０に送給される。排気ガス送給手段１１６は、排熱回収用熱交換器１１４からの燃焼排気ガスを加温槽４の排気ガス室１０に導く排気ガス送給管１６を備え、の排気ガス送給管１６に送給ブロア１１８が配設されている。このように構成されているので、送給ブロア１１８が作動すると、その吸引送給作用によって、排熱回収用熱交換器１１４において熱交換された燃焼排気ガスが排気ガス送給管１６を通して加温槽４の排気ガス室１０に送給される。
【００４１】
工場などで発生する有機排水は有機排水槽１０４に溜められ、有機排水槽１０４に溜まった有機排水が嫌気性発酵処理、即ち嫌気性メタン発酵処理される。有機排水槽１０４からの有機排水は液体送給手段１２０により加温槽４に送給される。液体送給手段１２０は有機排水を加温槽４の上気液接触室１４に導く液体送給管１２２を備え、液体送給管１２２に排水供給ポンプ１２４が配設され、この排水供給ポンプ１２４の作用により有機排水槽１０４内の有機排水が液体送給管１２２を通して加温槽４の上気液接触室１４に供給される。上気液接触槽１４に供給される有機排水の温度は、１５〜２５℃程度である。
【００４２】
加温槽４（下気液接触室１２及び上気液接触室１４）においては、ガスエンジン１０２からの燃焼排気ガスと有機排水槽１０４からの有機排水とが上述したようにして気液接触され、この気液接触により有機排水が嫌気性発酵処理に適した温度に加温される。この嫌気性発酵処理が嫌気性メタン発酵処理である場合、中温度域である３０〜３８℃に、又は高温度域である５０〜６０℃に加温される。
【００４３】
加温槽４にて加温された有機排水は嫌気性発酵槽１０６に送給され、この嫌気性発酵槽１０６にて嫌気性発酵処理、即ちメタン発酵処理が行われる。メタン発酵処理により発生したバイオガス、即ちメタンを主成分とするガスは前処理設備１０８に送給され、この前処理設備１０８にて精製された後にガスエンジン１０２に送給され、ガスエンジン１０２の燃料として用いられる。また、嫌気性発酵槽１０６にて発酵処理した後の発酵残渣は発酵残渣処理設備１１０に送られ、この発酵残渣処理設備１１０にて所要の通りに処理される。
【００４４】
この有機排水処理システムでは、ガスエンジン１０２からの燃焼排気ガスを排熱回収用熱交換器１１４に送給して排熱回収を行い、更に加温装置２に送給して有機排水との気液接触により排熱回収を行っているので、燃焼排気ガスの顕熱及び潜熱の回収を行い、排熱回収率を高めることができる。また、嫌気性発酵槽１０６にて発生したバイオガスをガスエンジン１０２の燃料として利用しているので、処理システムの運転効率を高め、運転コストの低減を図ることができる。
【００４５】
図５は、有機排水処理システムの他の実施形態を示しており、この他の例では、好気性処理システムに適用されている。図５は、好気性処理システムに適用した例を簡略的に示すシステム図であり、この処理システムにおいてもコージェネレーションシステムと組み合わされている。
【００４６】
図５において、この好気性システムにおいては、嫌気性発酵槽１０６に代えて、好気性処理を行う好気性処理槽１３２が用いられている。ガスエンジン１０２からの燃焼排気ガスは排熱回収用熱交換器１１４にて排熱回収された後加温槽４の排気ガス室１０に送給され、また有機排水槽１０４からの有機排水が加温槽４の上気液接触室１４に送給され、上気液接触室１４及び下気液接触室１２を流れる間に燃焼排気ガスとの気液接触によって好気性処理に適した温度に加温される。加温された有機排水は好気性処理槽１３２に送給され、この好気性処理槽１３２には処理用空気も供給され、供給された空気によって有機排水の好気性処理、例えば臭気除去処理が行われ、好気性処理された有機排水が下流側に送給される。この処理システムのその他の構成は、図４に示す処理システムと実質上同一であり、このような好気性処理システムに加温装置２を適用しても、有機排水を効率良く加温して好気性処理効率を高めることができる。
【００４７】
上述した加温装置の効果を確認するために、次の通りの実験を行った。加温装置として図１及び図２に示す形態のものを用い、その加温装置の寸法は次の通りであった。下気液接触室及び上気液接触槽の長手方向の長さ１２０ｃｍ、それらの幅方向の長さ２０ｃｍであった。燃焼排気ガスとしてガスエンジンからの燃料排気ガスを用い、下通気仕切壁及び上通気仕切壁に設けた通気スリットの幅は２ｍｍであり、通気仕切壁（下通気仕切壁、上通気仕切壁）のスリット面積比率（通過仕切壁の全面積に対する通過スリットの全面積の比率）が０．０１９であった。
【００４８】
この実験において、加温槽の排気ガス室に８０℃の燃焼排気ガスを１８０．６ｍ３／ｈの割合で送給するとともに、加温槽の上気液接触室に２５．２℃の有機排水を６００ｋｇ／ｈの割合で送給し、加温槽の上気液接触室及び下気液接触室にて気液接触により有機排水を加温した。加温槽で加温することにより、上気液接触室からの燃焼排気ガスの排出流量は１５８ｍ３／ｈであり、その温度は２５．８℃に低下していた。一方、下気液接触室から排出される有機排水の流出流量は６１８．１ｋｇ／ｈであり、その温度は４５．７℃に上昇していた。この気液接触により、燃焼排気ガスの顕熱が３，４０５ｋｃａｌ／ｈ、その潜熱が１０，５５４ｋｃａｌ／ｈで、合計１３，９５９ｋｃａｌ／ｈの熱が回収され、加温された有機排水は１３，１２７ｋｃａｌ／ｈの熱を吸収したことになった。また、この気液接触による加温により、上気液接触室から排出される燃焼排気ガスの温度は、気液接触による熱回収によって、上気液接触室に送給される有機排水の温度近くまで回収され、非常に高い効率で熱回収できることが確認できた。
【００４９】
以上、本発明に従う加温装置及びこれを備えた有機排水処理システムの実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱することなく種々の変形乃至修正が可能である。
【００５０】
例えば、上述した実施形態では、気液接触室が上下方向に２段に配設された加温槽に適用して説明したが、このような形態に限定されず、気液接触室が一つのもの、或いは気液接触槽が上下方向に３段以上に配設されたものにも適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
この加温装置では、加熱すべき被加熱液体にガスエンジンなどからの燃焼排気ガスを気泡状に接触させて加温するので、熱交換器を用いるものなどに比して加温効率及び排熱回収効率が高く、燃焼排気ガスの温度が例えば７０〜１７０℃程度と低くてもその熱を回収して被加熱液体を加温することができる。このような加温装置は、排熱回収用熱交換器にて熱回収した後の燃焼排気ガスの排熱（顕熱、潜熱）を回収するのに好都合に適用することができ、排熱回収効率を非常に高めることができる。
【００５２】
また、この加温装置を備えた有機排水処理システムでは、燃焼排気ガスの排熱を利用して有機排水を処理に適した温度に加温するので、有機排水の処理を促進させることができる。また、その加温は燃焼排気ガスの排熱を利用するので、処理システムの省エネルギー、省運転コストを達成することができ、環境に優しい処理システムを適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明に従う加温装置の位置実施形態を示す断面図である。
【図２】図１の加温装置の上気液接触室を示す平面断面図である。
【図３】他の形態の加温槽を示す、図２に対応する断面図である。
【図４】有機排水処理システムの一例としての嫌気性発酵処理システムを簡略的に示すシステム図である。
【図５】有機排水処理システムの他の例としての好気性処理システムを簡略的に示すシステム図である。
【符号の説明】
【００５４】
２，２Ａ  加温装置
４，４Ａ  加温槽
１０  排気ガス室
１２，１２Ａ  下気液接触室
１４，１４Ａ  上気液接触室
１６  排気ガス送給管
１８，１８Ａ  下通気仕切壁
２０，２０Ａ  上通気仕切壁
２６  連通管構造
４０，４２  通気スリット
１０２  ガスエンジン
１０４  有機排水槽
１０６  嫌気性発酵槽
１１４  排熱回収用熱交換器
１１６  排気ガス送給手段
１２０  液体送給手段
１３２  好気性処理槽
【図１】
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【図２】
2005147640.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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